Procedimiento y dispositivo para la detección de células de fitoplancton vivas en agua.

Procedimiento para la detección de células de fitoplancton vivas en o de agua en el marco de una supervisióncontinua en línea del agua,

en particular agua de lastre de barcos, aguas corrientes, aguas residuales o agua eninstalaciones de piscinas o de baños, que comprende las siguientes etapas:

- Medición de fluorescencia mínima (Fo) de acuerdo con un estado, en el que prácticamente todos losaceptores de electrones primarios están todavía oxidados, de acuerdo con un estado en la oscuridad y através de la aplicación de una fuente de luz con más de 700 nm,

- Medición de la fluorescencia máxima (Fm) en una entrada de luz, de acuerdo con la fluorescencia, en laque al menos casi todos los aceptores de electrones primarios están reducidos, así como

- Cálculo de la fluorescencia variable Fv a través de la formación de la diferencia de la fluorescencia máximaFm menos la fluorescencia mínima Fo en una cámara de medición, y

- Cálculo del número de células de fitoplancton vivas de un tipo de referencia en la cámara de medición enfunción de la fluorescencia variable Fv, con la ayuda de una calibración lineal, en el que se realiza uncálculo de un número equivalente de células de fitoplancton vivas de otros tamaños de células que el tipode referencia por medio de una comparación volumétrica.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/006812.

Solicitante: RWO GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: THALENHORSTSTRASSE 15 A 28307 BREMEN ALEMANIA.

Inventor/es: KROON,BERND, KORNMÜLLER,ANJA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C02F1/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS.C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro  B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad).
  • G01N21/64 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 21/00 Investigación o análisis de los materiales por la utilización de medios ópticos, es decir, utilizando rayos infrarrojos, visibles o ultravioletas (G01N 3/00 - G01N 19/00 tienen prioridad). › Fluorescencia; Fosforescencia.

PDF original: ES-2404519_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para la detección de células de fitoplancton vivas en agua La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la detección de células de fitoplancton vivas en/de agua, en particular aguas superficiales como arroyos, ríos, estanques, mares y presas, agua salada, agua marina y agua salobre, agua de lastre de barcos, agua de mar profundo, agua de río profundo, agua subterránea y agua de manantial, agua industrial, agua de refrigeración y agua de circulación, aguas residuales, agua de baño y de piscina, agua de criadero y medios de criadero o agua de producción.

En el caso de utilización de aguas naturales, la eliminación de fitoplancton y/o de microorganismos en la preparación del agua es un objetivo importante, para hacer utilizable el agua para diferentes fines y para mantener valores límite de preparación y de introducción. Por ejemplo, el desarrollo de masas de fitoplancton en aguas superficiales y su rotura a través de las instalaciones de filtro y la aparición en la red de distribución de agua potable es un problema conocido. En el caso de preparación insuficiente se plantean problemas a través del propio fitoplancton, como por ejemplo una coloración del agua, una emisión de sustancias olorosas y toxinas así como la multiplicación de otras bacterias no deseables en el agua, que utilizan de nuevo fitoplancton como base de la nutrición. Al mismo tiempo tampoco es deseable una exposición y/o arrastre de tipos de fitoplancton en biotopos extraños, porque de esta manera se provoca un desplazamiento en el equilibrio ecológico.

Por lo tanto, es necesario detectar células de fitoplancton vivas en agua, en particular en el marco de procedimientos de supervisión y de control en línea, en particular para el control de un procedimiento de tratamiento para la eliminación y/o desinfección de las células de fitoplancton vivas y/o de microorganismos en el agua.

Sin embargo, los métodos conocidos actualmente precisamente en zonas límites en tamaños de células inferiores o iguales a 0, 1 mm y en la determinación necesaria del número de células no están en condiciones de suministrar resultados de una manera fiable y dentro de límites de tiempo convenientes, en particular en presencia de diferentes tipos y en combinación discrecional. Así, por ejemplo, el procedimiento conocido de la multiplicación de la biomasa es, en efecto, muy sensible, pero es muy costoso de tiempo, puesto que requiere días o incluso semanas, para determinar la biomasa. Además, en este procedimiento es un inconveniente que el número original de las células permanece desconocido. Por lo tanto, este método no es adecuado para la supervisión en línea.

Además, se conoce el método fluorométrico pasivo, con el que se puede determinar la biomasa de las células de fitoplancton en una muestra de agua. En este método es un inconveniente que no proporciona ninguna conclusión sobre células de fitoplancton vivas o muertas, puesto que no es posible una distinción.

El llamado método fluorométrico activo sirve para la determinación de la eficiencia cuantitativa del sistema de fotosíntesis, que se puede determinar específicamente sólo para células vivas. En este método es un inconveniente que no permite una cuantificación de células de fitoplancton.

Se conoce a partir del documento DE 199 30 865 A1 un fluorómetro de clorofila para la determinación del fitoplancton, en el que una muestra de agua es investigada en una cámara de muestras de dos partes, en la que una de las partes es iluminada con una luz de medición de fluorescencia fototácticamente inactiva y la otra parte es iluminada con una luz fototácticamente activa, que solamente en el caso de dinoflagelados, provoca movimientos típicos entre los dos volúmenes parciales, que son característicos para determinados dinoflagelados a través de las modificaciones de la fluorescencia en función del tiempo condicionada de esta manera. De este modo se pueden obtener informaciones con relación a la composición de los tipos de los dinoflagelados en muestras de agua desconocidas, pero es un inconveniente que no se pueden obtener manifestaciones cuantitativas sobre el número absoluto de células vivas de una especie determinada en la muestra de agua.

Se conoce a partir de MOLDAENKE. VC. Y col., “The 1-Hz fluorometer: A new approach to fast and sensitive longterm studies of active chlorophyll and environmental influences”, HELGOLÄNDER MESSUNTERSUCHUNGEN, Vol. 49, Nº 1-4, 1995, páginas 785-796, XP008085547 USSN: 0174-3597 un procedimiento para la determinación cuantitativa de la concentración de células de fitoplancton vivas en una muestra de agua, en el que se determina la modulación de la fluorescencia de células de fitoplancton provocada por la luz actínica modulada. Esta modulación corresponde a la modulación del estado “redox” de los aceptores primarios de la clorofila, y se realiza solamente en células de fitoplancton vivas. Este procedimiento se calibra con una muestra, que contiene las mismas especies de células que en la muestra de agua, para obtener el número de células de fitoplancton vivas en la muestra de agua.

PARESYS, G. y col.; “Quantitative and qualitative evaluation of phytoplankton communities by trichormatic chlorophyll fluorescence excitation with special focus on cyanobacteria”, WATER RESEARCH, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, Vol. 39, Nº 5, Marzo de 2005 (2005-03) , páginas 911-921, XP004789874 ISSN: 0043-13534 describe un procedimiento para la determinación de la concentración de organismos de referencia conocidos sobre la base de la medición de la fluorescencia mínima. En este caso, es un inconveniente que este procedimiento solamente es aplicable a especies conocidas, encontrando consideración solamente células vivas de estas especies conocidas. No es posible una distinción entre células vivas y células muertas. Con este procedimiento tampoco es posible determinar el número de células vivas de una especie desconocida en una muestra de agua. Además, este procedimiento no es adecuado para una diagnosis en línea.

Se conoce a partir del documento EP 1 582 859 A1 un procedimiento para la determinación de microbios, en el que se mide la fluorescencia de las sustancias colorantes formadas por esporas. Sin embargo, este procedimiento no es adecuado para determinar el número de células de fitoplancton vivas en una muestra de agua.

DUBINSKI, ZVY y col: “Listening to phytoplankton; Measuring biomasa and phytosynthesis by photoacoustics”, “JOURNAL OF PHYCOLOGY, Vol. 34, Nº 5, Octubre de 1998 (1998-10) , páginas 888-892, XP002457528 UISSN: 0022-3546 describe un procedimiento a base de la medición del desarrollo de calor como consecuencia de una entrada de luz.

El cometido de la invención es crear un procedimiento y un dispositivo para la detección de células de fitoplancton activas en/de agua, con los que es posible determinar el número de células de fitoplancton vivas en una muestra de agua con gasto reducido y en el tiempo más corto posible y en particular posibilitar una supervisión en línea de agua.

Este cometido se soluciona por medio de un procedimiento según la reivindicación 1 así como por medio de un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 17.

El procedimiento de acuerdo con la invención para la detección de células de fitoplancton vivas en o de agua presenta las siguientes etapas:

• Medición de fluorescencia mínima (Fo) de acuerdo con un estado, en el que prácticamente todos los aceptores de electrones primarios están todavía oxidados, de acuerdo con un estado en la oscuridad y a través de la aplicación de una fuente de luz con más de 700 nm,

• Medición de la fluorescencia máxima (Fm) en una entrada de luz, de acuerdo con la fluorescencia, en la que al menos casi todos los aceptores de electrones primarios están reducidos, así como

• Cálculo de la fluorescencia variable Fv a través de la formación de la diferencia de la fluorescencia máxima Fm menos la fluorescencia mínima Fo en una cámara de medición, independientemente de su geometría, que contiene el agua y/u organismos a ensayar, y

• Cálculo del número de células de fitoplancton vivas de un tipo de referencia en la cámara de medición en función de la fluorescencia variable Fv.

De acuerdo con la invención, se lleva a cabo un cálculo de un número equivalente de células de fitoplancton vivas de otros tamaños de células que el tipo de referencia, en particular a través de comparación volumétrica. Los contenidos de células de fitoplancton son normalmente proporcionales al volumen de las células. Con la ayuda de esta relación se puede... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la detección de células de fitoplancton vivas en o de agua en el marco de una supervisión continua en línea del agua, en particular agua de lastre de barcos, aguas corrientes, aguas residuales o agua en instalaciones de piscinas o de baños, que comprende las siguientes etapas:

• Medición de fluorescencia mínima (Fo) de acuerdo con un estado, en el que prácticamente todos los aceptores de electrones primarios están todavía oxidados, de acuerdo con un estado en la oscuridad y a través de la aplicación de una fuente de luz con más de 700 nm,

• Medición de la fluorescencia máxima (Fm) en una entrada de luz, de acuerdo con la fluorescencia, en la que al menos casi todos los aceptores de electrones primarios están reducidos, así como

• Cálculo de la fluorescencia variable Fv a través de la formación de la diferencia de la fluorescencia máxima Fm menos la fluorescencia mínima Fo en una cámara de medición, y

• Cálculo del número de células de fitoplancton vivas de un tipo de referencia en la cámara de medición en función de la fluorescencia variable Fv, con la ayuda de una calibración lineal, en el que se realiza un cálculo de un número equivalente de células de fitoplancton vivas de otros tamaños de células que el tipo de referencia por medio de una comparación volumétrica.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se realiza una calibración lineal para la determinación de la relación entre fluorescencia variable (Fv) y el número de células de fitoplancton vivas de un tipo de referencia en la cámara de medición, en particular de un tipo de referencia de un tamaño de células mayor que 0, 8 !m en la longitud mínima, en particular porque la calibración lineal se realiza una o más veces antes de la determinación de la fluorescencia (Fo, Fm) .

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se realiza una determinación de la luz dispersa, en particular porque se realiza una determinación de la luz dispersa de 50 !m a 100 !s, en particular 80 !s, antes de la determinación de la fluorescencia mínima (Fo) y/o de la fluorescencia máxima (Fm) .

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la determinación de la fluorescencia mínima (Fo) se realiza a través de la formación del valor medio de varias mediciones individuales de la fluorescencia mínima (Fo) , en particular porque se realizan varias mediciones individuales a intervalos de 20 ms a 100 ms.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la determinación de la fluorescencia máxima (Fm) se realiza a través de la formación del valor medio de varias mediciones individuales de la fluorescencia máxima (Fm) , en particular porque se realizan varias mediciones individuales a intervalos de 20 ms a 100 ms.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cálculo de la fluorescencia variable (Fv) se realiza utilizando un valor medio de la fluorescencia mínima (Fo) y/o un valor medio de la fluorescencia máxima (Fm) .

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la determinación de las fluorescencias (Fo, Fm) se realiza por medio de un fluorómetros empleando al menos una fuente de luz pulsátil (PL) y/o al menos una fuente de luz continua (KL) , sirviendo como fuentes de luz (PL, KL) especialmente LEDs.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la determinación de la fluorescencia se realiza utilizando luz pulsátil, en particular luz con una longitud de onda de 420 nm.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la determinación de la fluorescencia mínima (Fo) se realiza utilizando al menos una fuente de luz pulsátil (PL) y/o al menos una fuente de luz con una longitud de onda mayor que 700 nm, en particular de impulsos de luz de la fuente de luz pulsátil (PL) con un intervalo de tiempo de 20 ms a 100 ms.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la determinación de la fluorescencia máxima (Fm) e realiza utilizando luz continua, en particular luz con una longitud de onda de 660 nm.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la determinación de la fluorescencia máxima (Fm) se realiza utilizando al menos una fuente de luz pulsátil (PL) , en particular de impulsos de luz de la fuente de luz pulsátil (PL) con un intervalo de tiempo de 20 ms a 100 ms, y con al menos una fuente de luz continua (KL) .

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las etapas del procedimiento se repiten en número predeterminable.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en un proceso de supervisión continua se extraen volúmenes de ensayo de forma repetida desde una reserva de agua y/o desde una corriente de agua y se aplican las etapas del procedimiento en cada caso una o varias veces sobre cada volumen de agua y se transmite el número calculado en cada caso de células de fitoplancton vivas a una unidad de supervisión y/o de control.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se realiza un control de u procedimiento de tratamiento para la eliminación y/o desinfección de las células de fitoplancton vivas en el agua en función del número calculado de células de fitoplancton vivas y/o en función de un número equivalente calculado de células de fitoplancton vivas.

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se realiza un almacenamiento volátil o duradero del número calculado de las células de fitoplancton vivas en el agua y/o un almacenamiento volátil o duradero de las fluorescencias calculadas (Fo, Fm, Fv) .

16. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se supervisa el número calculado de las células de fitoplancton vivas en el agua para determinar si se excede un valor límite predeterminable, en particular porque en el caso de que se exceda el valor límite, se genera un mensaje de alarma.

17. Dispositivo para la detección de células de fitoplancton vivas en o bien desde agua, con al menos un fluorómetro para la determinación de la fluorescencia mínima (Fo) de acuerdo con un estado, en el que prácticamente todos los aceptores de electrones primarios están todavía oxidados, de acuerdo con un estado en la oscuridad y a través de la aplicación de una fuente de luz con más de 700 nm, y medición de la fluorescencia máxima (Fm) en una entrada de luz, de acuerdo con la fluorescencia, en la que al menos casi todos los aceptores de electrones primarios están reducidos, dentro de una cámara de ensayo, en el que el fluorómetro presenta varias fuentes de luz y al menos un detector, caracterizado porque está prevista una unidad de evaluación, por medio de la cual se lleva a cabo una determinación de la fluorescencia variable (Fv) así como un cálculo del número de células de fitoplancton vivas de un tipo de referencia en la cámara de ensayo en función de la fluorescencia variable (Fv) calculada con la ayuda de una calibración lineal y en el que se lleva a cabo un cálculo de un número equivalente de células de fitoplancton vivas de otros tamaños de células que el tipo de referencia por medio de una comparación volumétrica, en el que está prevista una unidad de control, por medio de la cual se puede controlar una instalación de eliminación y/o desinfección, en el que delante o detrás del dispositivo está conectada una instalación de eliminación y/o desinfección, que recibe sus instrucciones de control desde la unidad de control.

18. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque la cámara de ensayo está formada por una cubeta, que está constituida especialmente de vidrio o de plástico.

19. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 17 ó 18, caracterizado porque la cámara de ensayo presenta una entrada y/o una salida.

20. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque presenta al menos una fuente de luz pulsátil, y/o al menos una fuente de luz continua, sirviendo como fuente de luz especialmente LEDS.

21. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque están dispuestas al menos una fuente de luz pulsátil, en particular de luz azul con una longitud de onda de aproximadamente 420 nm y/o al menos una fuente de luz continua, en particular de luz roja con una longitud de onda de aproximadamente 660 nm y/o una fuente de luz con una longitud de onda mayor que 700 nm.

22. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque al menos una válvula controlable está dispuesta en una entrada y/o en una salida de la cámara de ensayo.

23. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 22, caracterizado porque está prevista una bomba de transporte para el transporte del agua.

24. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 23, caracterizado porque está prevista una unidad de control, por medio de la cual se puede controlar la unidad de evaluación y/o una o varias válvulas y/o una bomba de transporte.

25. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 a 24, caracterizado porque está prevista una unidad de memoria, por medio de la cual se puede registrar en memoria volátil o duradera la (s) fluorescencia (s) medida (s) (F0, Fm) y/o la fluorescencia variable calculada (Fv) y/o el número calculado de células de fitoplancton vivas.


 

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